ＭＲＩの 夜明け

その２．　物理現象が診断を確かにする

　 以後は、主に英国の多数の研究者が、寄ってたかっていろんなアイデアを試み合って、実用的な画像法が急速に成長した。王立科学協会のような公的機関が、いくつかの研究組織に、まとまった資金を提供して、開発研究が競争で進められたようだ。時には、ﾛﾝﾄﾞﾝから学会帰りの汽車の中で、研究者らが議論を続けている内に、新しい画像化の方法が案出されることもあったらしい。
　Ｘ線CTの発展に強く影響を受けて成長したので、画像計算法は｢逆投影･再構成法｣が初期の主流になり、原理に素直な｢フーリエ変換法｣に移ったのはかなり後のことである。
　その案は スイス工大のクマーなどが言い出し、英アバディーン大のハッチソンらが改良を加えてうまく装置化して、ほんとうの人体の美麗な画像を示したので、多くの人が着目するようになった。
　断層部分のみを巧妙に励起する 「選択励起法」は英ノッチンガム大のマンスフィールド*が考案している。

*2003年ノーベル賞医学生理学賞　　

＜シンポジウムの回想＞ を
別ページに追掲 （2003. 12. 1 )

ＮＭＲによる分析技術
　核磁気共鳴現象は、1946年に見付けられた。発見者のブロッホとパーセルはこれを用いて原子核の磁気モーメントを測定した功により、1952年のノーベル賞（物理学部門）を得ている。

　以後、分子の構造をＮＭＲの精密な測定から推定する技術がさかんになり、そのための分析装置が進歩してきた。ここでは原子核の共鳴周波数が分子構造のなかでわずかにシフト（偏位）する量を求めるので、高い周波数、したがって高磁界が用いられる（数百MHz、十数ﾃｽﾗｰ、など）。

　医学界では、1971年、ニューヨーク州立大のダマディアンが分析用ＮＭＲ装置を使って、悪性腫瘍組織のＮＭＲ緩和時間が正常組織に比べて長くなることを見いだして関心が集まり、生体組織のなかの代謝機構の追求などにＮＭＲを利用する研究がさかんになったりしてきた。
　ダマディアン教授は自分の会社を興して人体内小領域の緩和時間を測定する装置FONARを開発し販売し、これは画像も測定できて、創世の一時期に注目された（参考URL）。

すごい、国際シンポジウム
　1981年、アメリカ南部の小さな町にあるボーマングレイ医科大学で、国際シンポジウムが開かれた。　欧米の第一線研究者がすべて集まって、報告と討論が展開された。
　私は、社に求めてこの会合に参加し、次々に発表されるスライドの画像に度肝を抜かれた。

↓下は私のメモ。シンポジウムの直後、セイラムのホテルにまだいるうちに書いたもの。少々差し障りもあるが、史料としてそのまま掲げる。

International Symposium on NMR Imaging
　　　81.10.1-3 Wake Forest Univ. Winston-Salem / North Carolina
2.5日間、８〜18時までﾌﾞｯ通しでｶﾞﾝｶﾞﾝと発表が続いた。
強烈な印象は、
１．画像の質　−XCTにせまる、あるいは対象を強い階調で捉えている点では
　　XCTをしのぐ画像が得られている。
　（128×128、Ｔ1、Ｔ2、アーティファクト少、など）
２．Ｔ1像Ｔ2像の有用性　−各臓器、腫瘍を高階調に特徴づける。
３．造影法の出現　−Ｏ2、Ｍｎ++は、Ｔ1、Ｔ2を変化させる。左心室の明瞭な描出。
４．メーカーの進展　EMI、ピッカー。　フィリップス△、ＧＥ？、Diasonics
５．31Ｐ有用性の研究進展　−ATPサイクルの動物実験。
　　 小口径NMR、表面コイル
　　先行メーカーは我々を２年引き離している(EMI)、第２グループは１年先行。
　　（フィリップス、ＧＥ、Diasonics(Pfizerから分離？）
　いずれも力を蓄えつつ、しかし様子をみていて発売を急がない。XCTで経験していて、後から良いモノを出す方が勝つ、と確信しているからだ。
・EMIはLondonのHammersmith Hospitalで臨床データを蓄積しつつ改良に努めている。
・ＧＥは発表をまるで抑えている。
・ フィリップスはちょっとした像をみせた。
・DiasonicsはUCSFの研究を支持しているが、まるで急いでいない。
・ｱﾊﾞﾃﾞｨｰﾝの絵はRIなみとしてすでに軽視されつつある。FONARは冷笑されている。
・ＭＧＨは小口径と全身用を駆使して、動物実験と対比させつつ診断データを蓄積している。特に31ＰATPケミカルシフト（小口径のみ）は１０年先をみた研究。
　恐ろしく感ずるのは、これら研究所がこうして互いに発表し刺激しあい、アイデアを交換し批評をし合って急速に向上している状況を、である。
　日本のメーカーはこれを眺めるのみで、たがいに足をひっぱりながらマネる努力を続けている。
　この対策のため、
　１．応用Ｓ／Ｗ確立部隊
　２．実用化研究舞台　東大、京大、浜医大などの内、東大
　３．製品設計部隊
の設立に努力する。

討論がすごい。敬語のない世界だ。
　シンポジウムに参加して驚いたのは、 発表の内容もさることながら、討論の熱気だ。発表の直後の質問から始まって、廊下で立ち話、食堂で紙ナプキンに書き散らしながら説明の応酬、懇親会ではあちこちに輪を作って大声で怒鳴り合い。早口で腕振り回して身体を屈伸させて、相手をにらみつけてしゃべる。中身はとても聞き取れないが、ケンカではない。罵倒でもない。互いに懸命に、問い、答え、そんな説明じゃ分からんとまたたずね、どう言えば分かるのかね、と宙に図を書きだして語り続ける。大先生にも秘密を持ったメーカー員にも遠慮なく、敬意は抱いているようだが、いきなり話しかけている。人の関係にうるさい日本の社会では、考えられないことだ。

　これでは進歩は早いぞ。やってるものどうしが、こんなに意見交換をしていたら、智恵も出るだろう、アイデアは磨かれるだろう。思いついた案を討議に付したら、たちまち揉まれて成案になるだろう。隠しておいても、誰かが先にやったら値打ちはなくなる。実際に試して育てるのが一番だ。みんなそうしている。経験を積まなければ討論に加われない。

　私にも誰かが聞いてきた。お前はこの会合のどこに興味があるのか。医学への利用効果だ。何か見付けたか。Gray is gray, and white is white だ。そうだ、脳の灰白質 gray matter、白質 white matter はＣＴでは逆に出る。アーティファクトが無いのが良いなあ。spinal cord がきれいに見えるぞ。spinal cord てなんだ？（脊髄のこと）　そこから先は言葉が出ない、まことに残念。

　帰途、浜松医大の金子教授に随行して、UCSFグループの実験室を訪問させてもらった。
　（↑ カリフォルニア大サンフランシスコ校）
　メーカーの人でもかまいませんよ。写真もどうぞ、とリーダーのカウフマン氏が細かく説明してくれた。でも、アンテナコイルにカメラを向けると、これはまだ汚い、とかつぶやいて電磁石のなかに押し込んでしまった。（帰社してアンテナ担当の同僚にその写真を見せると、やっぱり同じようなもんだ、と安心していた。）
　後日うわさに聞くと、仲間から苦情が出て、以後、見学はおことわりになったという。その後来日したカウフマン氏に会うことがあって、悪かったねと言うと、見学希望が多すぎてねえ、と笑い飛ばしていたが。

私たちの挑戦
　社に帰れば、私たちの一団は、すでにこの年初めから 開発研究を進めていて、鉄材を遠ざけた広い実験室を整え、そこに英国 Oxford Instruments社から購入した0.18 T の電磁石が据え付けをほとんど終わっていた。大きなシールドケースの中にすっぽりと収まり、定温水を循環させて冷却する。高周波回路や制御回路もほとんど組上がっていて、初の共鳴信号もまもなく捉え、年末にはウイスキー瓶を初画像に出した。しかし，瓶が1本か２本に見えるか皆に当てさせる状態ではあった。

　私たちはそれまで、コンピューター技術の応用研究に取り組んでいて、種々の画像処理の手法を確かめていた。フーリエ変換法を高速にこなすコンピューターを中心に、カメラやスキャナーを接続し、いろんなタイプの画像表示装置を製作して、物体の計測や超音波による血流速度の測定法などを開発していた。その数年前からＣＴのコンピューター関連部分の開発や生産に、私たちのシステム部は関与もしていた。
　ＭＲＩについて、社の医用機器事業部は外国からの情報などをもとに調査研究をつづけていたが、いよいよ開発研究を 始めるべきだ、と決まった時、私たちのグループが起用された。
　　　　　　　　　　　　　　

　私は大学で高周波電子工学を専攻したし、趣味のラジオ､ハイファイ･セット自作で、回路技術には、けっこう詳しい。若い連中の専門技術にはかなわないが、弱点を見抜く鑑識眼は私の特技だ。それに修理経験も長年の蓄積がある。あるころ、画像が時々ひずむという現象が現れて、その原因がなかなか見つからない。私は小さな木槌を手に、装置の表裏あちこちを一日中叩き回って、とうとう電磁石の床下にある分流抵抗器に割れ目のあるのを発見した。鏡を床に置いて見付けた。こんな泥臭い追求は誰にもできるものではない。

英 Oxford Instruments社製
0.18ﾃｽﾗｰ電磁石

このマグネットは素晴らしい
　もう一つの重要要素である大口径の電磁石は，英国でりっぱな製品が完成していて、妥当な値段と納期で買えた。
　 オックスフォード・インスツルメンツ社は電磁石の専門メーカーで、以前から分析用NMRなどの電磁石の良いものを作っていた。ＭＲＩ用にも、英国の研究グループにしごかれて、優れたものを完成していた。ウッド社長が単身で売り込みに来社されたとき、私は購入をすぐに決意したが、納期をうるさく迫った。
　 当時、「イギリス病」とかが日本で評判になっていて、英国の企業ではストライキが多発して生産が安定しない、などと新聞をにぎわしていたので、しつこく聞いた。

　納期はきちんと守られ、性能は優れていた。その後この社には、世界中から電磁石の注文が殺到し、ウッドさんは輸出振興の功績でナイトの爵位をもらったという。 広い邸宅に住んで、庭でバード・ウォッチングを楽しんでいると聞いた。

コンピューター処理で線画化した　
当時の私　
（1981.7.19撮影 ４５才の最後の日）

　テレビカメラから画像処理コンピューターに取り込み、２次元フーリエ変換して、周辺の低周波部分をカットした後、逆フーリエ変換して得る。

　1982年11月８日 撮影
脳腫瘍（京大病院 安里 令人 先生のご好意による）

初の 脳腫瘍 描画
　1982年11月、画像はかなり良くなってきたので、かねて京大病院の安里先生より懇望されていた頭部疾患の患者さんの画像を撮影。病変部がどのように描写されるか、先生方にとって、実に貴重な画像なのだ。（念のため付言すると、企業側が望んでも患者さんの撮影は許されない。治療のために医師が求めれば可能になる。）

　京都府立医大からも、脳外科･平川教授以下が数人の患者さんを撮影され、それが診断と手術の検討にたちまち役立って、ＭＲＩの威力が示された。
　 ある患者さんは症状から脳腫瘍が疑われたが、Ｘ線ＣＴでは見あたらない。我々の装置で画像がでたとたん，教授は「これだ，やっぱりそうだ」と叫んで、持参のＸＣＴの写真を取り出し、｢ここが周りの様子から腫瘍ではないかと思ったが自信がなかった、これで間違い無い。手術に踏み切る」と目前で決心された。
　ある種の腫瘍（星状膠腫 Astrocytomaとか）は、造影剤でも染まらず、ＸＣＴでは正常脳組織と濃度差が出ないので検知できないのだそうだ。
　次の患者さんは下垂体腫、次は小脳腫瘍、とはっきり画像に現れ、患部をどちら側から手術するか、腫瘍の硬軟や周りとの絡み方が分かれば、切り方や用意する道具が違って来る。と、ＭＲ画像の描出能力に、感嘆しきりの様子であった。

脳幹部腫瘍
1983年２月16日

　　Ｘ線ＣＴ像 →

　まことに残念ながら、
　 対応するＭＲＩ像が
　 見つからない。

手術中の腫瘍 ↓

病巣の性質を推定できる
　平川教授は、かねてから磁気共鳴の緩和時間と腫瘍組織の性質との関係を in vitroに（摘出片の共鳴緩和時間を分析用ＮＭＲで測定して） 比較･追求する仕事を続けて来られたから、画像の解読は的を射ていた。
　ＭＲＩの 画像上で、 in vivo に緩和時間Ｔ1,Ｔ2を算出して、組織の硬軟、水分量、浮腫の広がりなどを推察し、手術でそれを確かめ、摘出した標本の緩和時間を分析ＮＭＲで測定して、お互いの相関を調べる。

　手術が終わるとすぐに電話がかかってきた。「先日の○○さんの下垂体は、水っぽいように見えると話しましたが、開けてみると、やっぱり、皮の袋に水が貯っているような状態でしたよ」とか、「手術の中で浮腫のところまで見るのはできませんでしたが、腫瘍がかなり圧迫してたから、あそこまで映っていた低緩和時間の広がりは、やはり浮腫の大きさを示しているようです」などと。手術中の患部や病巣のスライド写真もたくさんいただいた。